Розуміння жорсткого ротора
A жорсткий ротор є ротор який не має значного вигину, прогину або зміни форми під впливом власних дисбаланс на його робочій швидкості. Для цілей балансування ротор вважається жорстким, якщо він працює зі швидкістю, значно нижчою за його першу критична швидкість - умовно менше 70-75%. Оскільки його форма залишається незмінною, жорсткий ротор є найпростішим і найекономічнішим класом роторів для балансування, і переважна більшість повсякденних промислових машин потрапляє саме до нього.
1. Визначення: Що таке жорсткий ротор?
Визначальним принципом поведінки жорсткого ротора є те, що розподіл дисбалансу по довжині ротора не змінюється при зміні швидкості ротора. Важкі точки залишаються на місці. Стан рівноваги, досягнутий на низькій, зручній швидкості на балансувальна машина тому залишається дійсним і ефективним, коли ротор згодом працює на значно вищій робочій швидкості.
Ця стабільність досягається безпосередньо завдяки тому, що ротор залишається далеко від першої критична швидкість. Нижче приблизно 70-75% цієї швидкості відхилення, спричинене відцентрова сила є незначним порівняно з геометричним ексцентриситетом самої маси, тому ротор фактично поводиться як єдине тверде тіло, що обертається навколо власної осі. Вісь маси і вісь валу фіксовані відносно одна одної незалежно від частоти обертання.
До повсякденних машин, які інженери розглядають як жорсткі ротори, відносяться якоря електродвигунів, одноступінчасті вентилятори і повітродувки, робочі колеса насосів, маховики, шківи, шліфувальні круги і компоненти дискового типу. Для них двоплощинне балансування, яке виконується повільно, фіксує справжній стан дисбалансу, з яким буде працювати машина.
2. Жорсткий проти гнучкого ротора
Різниця між жорстким ротором і гнучкий ротор є однією з найважливіших концепцій балансування ротора, оскільки вона визначає всю стратегію балансування.
Жорсткий ротор
- Робоча швидкість: значно нижче своєї першої критичної швидкості, як правило, нижче 75%.
- Поведінка: не згинається і не прогинається під дією відцентрових сил. Його характеристики дисбалансу не залежать від швидкості.
- Процедура балансування: можна збалансувати на одній зручній низькій швидкості. Стандартний двоплощинний баланс достатньо, щоб виправити будь-яку динамічний дисбаланс, статичні, парні або їх комбінації. Основним стандартом для балансування роторів з жорстким ротором є ISO 21940-11 (який замінив давно відомий стандарт ISO 1940-1).
Гнучкий ротор
- Робоча швидкість: наближається, проходить або працює на швидкості, що значно перевищує одну або більше критичних швидкостей.
- Поведінка: згинається і вигинається при проходженні через критичну швидкість. Сили дисбалансу змушують ротор змінювати форму (прогинатися), і видиме розташування “важкої точки” може зміщуватися зі швидкістю, оскільки ротор набуває вигнутої форми форма режиму.
- Процедура балансування: набагато складніше. Вона вимагає багатоплощинне балансування (часто більше ніж у двох площинах) і повинні виконуватися на робочій швидкості або близько до неї, щоб врахувати згинання ротора. Потрібні спеціалізовані модальні методи, і робота регулюється стандартом ISO 21940-12.
3. Важливість «жорсткого» припущення
Припущення, що ротор поводиться жорстко, робить можливим практичне, економічне та безпечне балансування на промислових балансувальних верстатах. Ці верстати зазвичай обертають ротори на відносно низьких швидкостях - кілька сотень обертів на хвилину - для безпеки, меншої потужності приводу і механічної простоти.
Якщо ротор дійсно жорсткий, дисбаланс, виміряний на балансувальному верстаті при 400 об/хв, - це той самий дисбаланс, який викликає вібрацію при 3600 об/хв в польових умовах. Виправлення дисбалансу на низькій швидкості вирішує проблему на високій швидкості. Якби ротор був насправді гнучким, балансування на низькій швидкості було б неефективним: ротор прогинався б при наближенні до критичної швидкості і демонстрував би зовсім інший стан дисбалансу на робочій швидкості - іноді він виглядав би добре збалансованим, коли був нерухомим, але сильно вібрував під час роботи. Помилкове сприйняття гнучкого ротора як жорсткого є класичною причиною того, що “збалансована” машина все ще трясеться.
4. Коли ротор вважається жорстким?
Рішення вважати ротор жорстким ґрунтується на його геометрії та робочій швидкості:
- Короткі, кострубаті ротори: ротори з великим діаметром відносно довжини - шліфувальний круг, дискове гальмо, робоче колесо одноступеневого насоса - майже завжди жорсткі.
- Довгі, тонкі ротори: довгі і тонкі ротори, такі як приводний вал або ротор багатоступеневого компресора, мають набагато більше шансів бути гнучкими, особливо коли вони працюють на високій швидкості.
Зрештою, вирішальним критерієм є співвідношення робочої швидкості до першої критичної швидкості. Якщо це співвідношення низьке, доречним і успішним є підхід до балансування з жорстким ротором; якщо воно високе, потрібні методи з гнучким ротором. Ось чому розуміння динаміка ротора Знання того, де знаходиться кожна критична швидкість, лежить в основі кожного рішення щодо балансування.
5. Балансування та перевірка жорсткого ротора в польових умовах
Багато жорстких роторів найзручніше балансувати на місці, у власних підшипниках, а не знімати і встановлювати на балансувальному верстаті. Це балансування поля, і воно підходить саме для вентиляторів, насосів і двигунів, які охоплює жорстке припущення. Портативний двоканальний аналізатор, такий як Балансет-1а вимірює амплітуду 1× і фаза на кожному підшипнику, обчислює коефіцієнти впливу з пробного запуску і розраховує маси корекції для однієї або двох площин. Оскільки ротор є жорстким, ця єдина недорога поправка зберігається в усьому діапазоні швидкостей, і прилад може підтвердити залишковий дисбаланс знаходиться в межах обраного класу ISO 21940-11. Ви можете перетворити клас балансування і робочу швидкість в допустимий допуск в г-мм за допомогою Калькулятор залишкового дисбалансу (ISO 21940-11) перш ніж почати.
